CN200993077Y

CN200993077Y - 万向风塔

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Publication number: CN200993077Y
Application number: CNU2006201601393U
Authority: CN
Inventors: 张智坤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2016-11-30

Abstract

一种万向风塔，包括叶轮、发电机、竖立的塔架，塔架上有支撑轴，支撑轴外侧装有套筒，套筒上固接有至少一个叶轮；叶轮由四个叶片组成，该四个叶片位于同一水平面内且周向均布，每个叶片由框架和多个舌板组成，舌板对应地安装在框架的透风窗上，每个舌板的一端通过转轴枢接于框架上，另一端可随风摆动，各叶片沿圆周方向顺势布置，各舌板相对透风窗的开启趋向相同，同为顺时针方向或同为逆时针方向，塔架上装有发电机，该发电机的输入轴上固接有从动齿轮，套筒的下部固接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。本实用新型可充分利用风力，能充分捕获风能，有较大的输出功率，在风向不稳定的地方，也可以安装使用。

Description

万向风塔

技术领域

本实用新型涉及风力发电设备。

背景技术

为了应对能源供应日益紧张的局面，世界各国都在谋求用可再生能源替代化石能源，其中风电是最具竞争力、最有发展前景的一项可再生能源技术。

目前，公知的风力发电装置中最具代表性的是涡轮风力发电机，涡轮风力发电机安装在铁塔架上，发电机输入轴的前端装有叶轮，输入轴是处于水平方向的，叶轮所在的平面是竖直立面，叶轮有三个叶片，叶片迎风转动，带动输入轴转动，为发电机提供动力，叶片为细长形状，其迎风面积小，对风向变化的适应能力差，在微风或阵风情况下，叶片无法转动，因此，在风向不稳定的地区，地势起伏较大的地区，都无法使用，所以现有的涡轮风力发电机对安装场所要求高，应用范围窄。

由于叶轮只有三个叶片，叶片为细长形状，迎风面积小，不能接收到大量的风，对风能的利用率低，输出功率低，影响了发电量。由于单机容量低，大规模发电需要安装几十台甚至几百台，建设用地面积大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种万向风塔，可充分利用风力，在弱风情况下，也能充分捕获风能，有较大的输出功率，在风向不稳定的地方，也可以安装使用。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种万向风塔，包括叶轮、发电机、竖立的塔架，其特征是：塔架上有一个竖直的支撑轴，支撑轴外侧装有一个空心的套筒，套筒上固接有至少一个叶轮；该叶轮由四个叶片组成，该四个叶片位于同一水平面内且周向均布，相邻两叶片之间的空间相位夹角为90度；每个叶片由框架和多个舌板组成，框架上有多个透风窗，所述舌板一一对应地安装在透风窗上，每个舌板的一端通过转轴枢接于框架上，另一端为自由端而可随风摆动，迎风时，舌板的自由端受风力作用贴合于框架上，舌板将透风窗遮盖关闭，背风时，舌板的自由端受风力作用离开框架，舌板将透风窗开启；所述各叶片沿圆周方向顺势布置，各个舌板相对透风窗的开启趋向相同，同为顺时针方向或同为逆时针方向，所述塔架上装有至少一个发电机，该发电机的输入轴上固接有从动齿轮，所述套筒的下部固接有主动齿轮，该主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

所述框架由水平布置的上、下横杆和竖向布置的多个纵杆组成，这些纵杆等间距的排列在所述上、下横杆之间，所述透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成，所述舌板的右端通过转轴枢接于所述纵杆。

所述框架由水平布置的上、下横杆和竖向布置的多个纵杆组成，这些纵杆等间距的排列在所述上、下横杆之间，所述透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成，所述舌板的上端通过转轴枢接于所述上横杆。

所述支撑轴为圆柱体，所述套筒的内壁装有滚轮，该滚轮抵顶在与支撑轴上，与支撑轴成滚动配合。

所述支撑轴的顶端有尖状体，所述套筒的顶面由该尖状体支撑。

所述支撑轴与套筒之间装有承重轴承。

所述转轴上套有复位弹簧。

由于采用上述技术方案：本实用新型有以下积极有益效果：

无论风从哪个方向来，每个叶轮中至少有一个叶片迎风，一个叶片背风，迎风叶片上的舌板关闭透风窗，背风叶片上的舌板打开透风窗，因此迎风面大于背风面，迎风面与背风面的压力差形成扭矩，叶轮在扭矩作用下旋转，带动套筒转动做功。在微风或阵风情况下，也可以工作，因此本设备在风向不稳定甚至经常变化的地方也可以安装使用。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是图1中一个叶片的结构示意图。

图3是图2中框架的结构示意图。

图4是图1的结构剖视图。

图5是图4的A局部放大图。

图6是图4的B局部放大图。

图7是图6的C-C剖视图。

图8是本实用新型中套筒与支撑轴配合的结构示意图。

图9是本实用新型实施例二的结构示意图。

图10是图9中一个叶片的结构示意图。

图11是图10中框架的结构示意图。

图12是本实用新型的工作原理示意图。

图13是本实用新型的工作原理示意图。

图14是本实用新型实施例三的结构示意图。

图15是本实用新型实施例四的结构示意图。

具体实施方式

图中标号

1塔架 2支撑轴 201尖状体 202轴头

3套筒 301主动齿轮 302托板 4发电机

401从动齿轮 5发电机 501从动齿轮 6承重轴承

7滚轮 701转轴 8端盖 10复位弹簧

11叶片 111舌板 112舌板 113舌板

1111透风窗 1121透风窗 1131透风窗 114上横杆

115下横杆 116纵杆 117纵杆 118纵杆 119纵杆

12叶片 121舌板 122舌板 123舌板

13叶片 131舌板 132舌板 133舌板

14叶片 141舌板 142舌板 143舌板

15叶片 151舌板 152舌板 153舌板

1511透风窗 1521透风窗 1531透风窗 154上横杆

155下横杆 156纵杆 157纵杆 158纵杆

159纵杆 16叶片 17叶片 18叶片

实施例一

请参照图1、图2、图3、图4，本实用新型是一种万向风塔，包括叶轮、发电机、竖立的塔架。塔架1上有一个竖直的支撑轴2，支撑轴2外侧装有一个空心的套筒3，套筒3上固接有一个叶轮。该叶轮由第一、第二、第三、第四叶片11、12、13、14组成。

请参照图2、图3，叶片11由框架和三个舌板111、112、113组成，框架上有三个透风窗1111、1121、1131，舌板111、112、113分别对应地安装在透风窗1111、1121、1131上。

框架由水平布置的上、下横杆114、115和竖向布置的四个纵杆116、117、118、119组成，这些纵杆等间距的排列在上、下横杆114、115之间，透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成。

舌板111、112、113的右端分别通过转轴枢接于框架的纵杆117、118、119。各转轴上套有复位弹簧10。在舌板背风时，复位弹簧10为舌板提供归位的力量。舌板111、112、113的左端为自由端而可随风摆动。

请参照图1，第二叶片12由框架和三个舌板121、122、123组成，舌板121、122、123分别对应地安装在第二叶片12的透风窗上。

第三叶片13由框架和三个舌板131、132、133组成，舌板131、132、133分别对应地安装在第三叶片13的透风窗上。

第四叶片14由框架和三个舌板141、142、143组成，舌板141、142、143分别对应地安装在第四叶片14的透风窗上。

第一、第二、第三、第四叶片位于同一水平面内，相邻两叶片之间的空间相位夹角为90度。各叶片沿圆周方向顺势布置，各叶片上和舌板相对透风窗的开启趋向相同，同为逆时针方向。

迎风时，舌板的自由端受风力作用贴合于框架上，舌板将透风窗遮盖关闭，背风时，舌板的自由端受风力作用离开框架，舌板向外翻转，将透风窗开启。

塔架1上装有两个发电机4、5，发电机4、5的输入轴上装有从动齿轮401、501，套筒3的下部装有主动齿轮301，主动齿轮301与从动齿轮401、501啮合。

请参照图4、图5、图6、图7，支撑轴2为圆柱体，套筒2的内壁装有滚轮7，滚轮7的转轴701连接在托板302上，托板302与套筒3的内壁面固接，滚轮7的数量为4个。这些滚轮7抵顶在与支撑轴2上，与支撑轴2成滚动配合。滚轮7的作用是使套筒3相对于支撑轴2可以转动。支撑轴2的顶端有尖状体201。套筒3的顶面由该尖状体201支撑。从而使套筒3可以灵活地转动。

支撑轴2、套筒3也可通过承重轴承6形成转动配合，请参照图8，支撑轴2端部有轴头202，轴头202与支撑轴2的过渡阶梯面形成轴肩，承重轴承6装在轴肩上，承重轴承6由端盖8固定，端盖8固接在套筒3上，套筒3与支撑轴2通过承重轴承6实现相对转动，这种结构可以提供较大的承载力。由于承重轴承6是固定在支撑轴2的轴肩上，轴头202露出于套筒3，因此，可以在支撑轴2上再连接一节支撑轴，并以相同的方式再连接一节套筒，依此类推，塔架上可以安装多节支撑轴和多节套筒，每个套筒上可以安装多个叶轮，从而增大迎风面的面积，提高扭力。

实施例二

请参照图9，套筒3上固接有两个水平布置的叶轮。其中一个叶轮由第一、第二、第三、第四叶片11、12、13、14组成。另一个叶轮由第五、第六、第七、第八叶片15、16、17、18组成，

请参照图10、图11，第五叶片15由框架和三个舌板151、152、153组成，框架上有三个透风窗1511、1521、1531，舌板151、152、153分别对应地安装在透风窗1511、1521、1531上。

框架由水平布置的上、下横杆154、155和竖向布置的四个纵杆156、157、158、159组成，这些纵杆等间距的排列在上、下横杆154、155之间，透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成。

舌板151、152、153的上端通过转轴枢接于框架的上横杆154。

请参照图9，第五、第六、第七、第八叶片15、16、17、18位于同一水平面内，相邻两叶片之间的空间相位夹角为90度。各叶片沿圆周方向顺势布置，各叶片上的舌板相对透风窗的开启趋向相同，同为逆时针方向。

迎风时，舌板的自由端受风力作用贴合于框架上，将透风窗遮盖关闭，背风时，舌板的自由端受风力作用离开框架，舌板向上掀起，将透风窗开启。舌板的归位依靠重力实现，所以不需使用复位弹簧。

本实用新型的工作原理如下：

请参照图12，若风向为偏风向，例如图中箭头所示的东北风，则叶片11上的舌板111、112、113向外翻转，将叶片11上的透风窗打开，叶片14上的舌板141、142、143向外翻转，将叶片11上的透风窗打开。而叶片12、13上的舌板都贴合于框架上，将透风窗遮盖关闭。叶轮沿顺时针方向转动。

请参照图13，若风向为正风向，例如图中箭头所示正北风，则叶片11上的舌板111、112、113向外翻转，将叶片11上的透风窗打开，而叶片12、13、14上的舌板都贴合于框架上，将透风窗遮盖关闭。叶轮沿顺时针方向转动。

由上述可知，偏风向和正风向时，叶轮整体在水平面上作圆周运转，顺时针或逆时针转动是由风向自动来控制。当风向改变时，叶片上的舌板相应的打开和关闭，无论风从哪个方向来，每个叶轮中至少有一个叶片迎风，一个叶片背风，迎风叶片上的舌板关闭透风窗，背风叶片上的舌板打开透风窗，因此迎风面大于背风面，迎风面与背风面的压力差形成扭矩，叶轮在扭矩作用下旋转，驱动套筒旋转。套筒通过齿轮带动发电机的输入轴转动。

请参照图14，塔架1上可以安装多个叶轮，形成风帆式万向发电塔，从而增大迎风面的面积，提高扭力，因此有较大的输出功率。

请参照图15，本实用新型还可以设计成多层摞叠的结构，以增大竖直面的受风面积，形成更大的风帆式万向发电塔，该发电塔占地面积小，风能利用率高。

Claims

1.一种万向风塔，包括叶轮、发电机、竖立的塔架，其特征是：塔架上有一个竖直的支撑轴，支撑轴外侧装有一个空心的套筒，套筒上固接有至少一个叶轮；该叶轮由四个叶片组成，该四个叶片位于同一水平面内且周向均布，相邻两叶片之间的空间相位夹角为90度；每个叶片由框架和多个舌板组成，框架上有多个透风窗，所述舌板一一对应地安装在透风窗上，每个舌板的一端通过转轴枢接于框架上，另一端为自由端而可随风摆动，迎风时，舌板的自由端受风力作用贴合于框架上，舌板将透风窗遮盖关闭，背风时，舌板的自由端受风力作用离开框架，舌板将透风窗开启；所述各叶片沿圆周方向顺势布置，各个舌板相对透风窗的开启趋向相同，同为顺时针方向或同为逆时针方向，所述塔架上装有至少一个发电机，该发电机的输入轴上固接有从动齿轮，所述套筒的下部固接有主动齿轮，该主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的万向风塔，其特征是：所述框架由水平布置的上、下横杆和竖向布置的多个纵杆组成，这些纵杆等间距的排列在所述上、下横杆之间，所述透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成，所述舌板的右端通过转轴枢接于所述的纵杆。

3.如权利要求1所述的万向风塔，其特征是：所述框架由水平布置的上、下横杆和竖向布置的多个纵杆组成，这些纵杆等间距的排列在所述上、下横杆之间，所述透风窗由相邻的两纵杆与上、下横杆围成的空间构成，所述舌板的上端通过转轴枢接于所述的上横杆。

4.如权利要求1所述的万向风塔，其特征是：所述支撑轴为圆柱体，所述套筒的内壁装有滚轮，该滚轮抵顶在与支撑轴上，与支撑轴成滚动配合。

5.如权利要求1所述的万向风塔，其特征是：所述支撑轴的顶端有尖状体，所述套筒的顶面由该尖状体支撑。

6.如权利要求1所述的万向风塔，其特征是：所述支撑轴与套筒之间装有承重轴承。

7.如权利要求2所述的万向风塔，其特征是：所述转轴上套有复位弹簧。